Radikalt verktyg i naturens kemilåda avbildat
Forskare vid Stockholms universitet har lyckats beskriva strukturen av ett av naturens vassaste kemiska verktyg, en proteinradikal. Resultaten hjälper oss förstå hur naturen kan utföra mycket svåra kemiska reaktioner och kan i förlängningen användas inom såväl medicin som i miljövänliga kemiska processer. Resultaten publicerades nyligen i den vetenskapliga tidskriften Science.
Strukturen för proteinradikalen bestämdes genom att mikrokristaller av radikalproteinet exponerades för extremt korta och intensiva pulser från en röntgenlaser. Bild: Martin Högbom/Stockholms universitet.
En radikal är en kemisk förening med en oparad elektron, vilket gör den mycket reaktiv. Fria, okontrollerade, radikaler kan orsaka skador på kroppens celler men naturen har också hittat sätt att tämja dem och utnyttja radikalers egenskaper för att utföra särskilt svåra kemiska reaktioner. Forskarna har studerat proteinet ribonukleotidreduktas som tillverkar byggstenarna till DNA. Det använder en radikal för att utföra denna reaktion som är helt nödvändig för i princip alla organismer.
Martin Högbom, professor i biokemi vid Stockholms universitet. Foto: Magnus Bergström.
– För att göra detta behövs en väldigt reaktiv molekyl, men precis som för en vass kniv så måste radikalen skyddas och kontrolleras så att den kan användas utan att samtidigt orsaka skador i cellen, säger Martin Högbom, professor i biokemi och forskningsledare för gruppen som ligger bakom studien.
Det faktum att radikalen är så reaktiv gör den också mycket svår att avbilda eftersom den omedelbart förstörs i processen. Genom att använda extremt korta röntgenlaserpulser lyckades forskarna beskriva radikalens struktur. Projektet som leddes av forskare vid institutionen för biokemi och biofysik vid Stockholms universitet utfördes vid LCLS (linac coherent light source) i Stanford, Kalifornien, i samarbete med forskare från Frankrike, England och USA.
Genom att jämföra proteinets struktur med och utan radikal kan forskarna nu utreda hur proteinet både kan skydda radikalen och mobilisera den när den skall användas. Förutom värdet i att förstå naturens kemi bättre är resultaten intressanta för såväl bio-inspirerad kemisk syntes som inom medicin.
– Ribonukleotidreduktas är helt nödvändigt för celldelning och kan man stoppa det stoppas också celltillväxt, något som är användbart både vid behandling av cancer och i nya antibiotika, säger Martin Högbom.
Forskningen finansierades av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, ERC (Europeiska forskningsrådet) och Vetenskapsrådet.
